暖通空调数据采集与监控零碎的几点想法

暖通空调数据采集与监控系统的几点想法摘要：本文就目前流行的楼宇自动化技术，谈了几点关于暖通空调监控系统应用的实际问题。RS-485技术在控制网络中的应用；利用VC++技术自编监控软件；模糊控制与PID算法的结合应用。关键字：RS485面向对象PID模糊控制1前言21世纪信息化的时代已经到来，以网络通讯和计算机技术为背景的建筑智能化正是顺应这一时代潮流的必然趋势。作为智能建筑3A系统之一的楼宇自动化系统（BAS）对大楼的水电暖通等机电设备进行集中的监控和管理已日益成为现代建筑中必不可少的配置。下面就其中暖通空调系统的监控谈几点看法。2RS485网络中央空调系统管理复杂，运行工况多变，是建筑物能耗大户。为此，实施BA系统一般将空调系统作为监控的重点，往往投入60％以上的监控点和超过水电监控投资总和的投入。但是不同厂商提供了不同功能的产品和系统，采用不同的通信协议，致使它们之间依靠网关和大量软件的互联成为高成本、低性能的解决方案。从资源的利用，系统的设计、调试、扩张、更新、维护等方面来看，都给业主带来不利。因此，目前BAS发展的技术趋势是现场总线技术（FCS）。美国Echelon公司于1990年12月推出的Lonworks技术正是采用了FCS技术，这是一种开放系统的通用总线。它的技术核心是神经元芯片（NeuronChip）和LonTalk协议。但对于中小型的监控系统，全面采用Lonworks技术，并不具有技术优势和完善的工程实现。部分采用或支持现场总线技术的产品在目前大量的中小型系统中更具有应用性。以控制网络而言，LonTalk总线在理论上可以组成任意拓扑结构的网络。这种布线设计的随意性，如果运用不当，在工程实践中仍然是有技术风险的，并可能造成系统投资的增加。所以，中小型工程推荐运用基于RS-485总线的控制网络。该技术抗噪声干扰性好，广泛应用于过程控制领域，技术成熟，实现成本也较低。在使用RS-485接口的总线时，对于特定的传输线路，从发生器到负载，其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制，两者成反比。图一所示的最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG铜芯双绞电话电缆（线径为0.51mm），线间旁路电容为52.5PF/M，终端负载电阻为100欧时所得出。（曲线引自GB11014-89附录A）。由图中可知，当数据信号速率降低到90Kbit/S以下时，假定最大允许的信号损失为6dBV时，则电缆长度可达1200m。实际上，图中的曲线是很保守的，在实际使用时是完全可以取得比它大的电缆长度。图一电缆长度与信号速率的关系曲线对于总线上的连接点的问题，根据规定，每个标准RS-485接口的输入阻抗为≥12kΩ，相应的标准驱动节点数为32。为适应更多节点的通信场合，有些芯片的输入阻抗设计成1/2负载（≥24kΩ）、1/4负载（≥48kΩ）、甚至1/8负载（≥96kΩ），相应的节点数可增加到64、128和256。下表为一些常见芯片的可连接节点数。证节点数选型难岔号芦32魄SN7己517悄6豆，敌SN7序527债6纵，缎SN7杜517警9崭，趴SN7负518衬0甚，纹MAX悲48丢5份，林MAX返48述8茄，须MAX涌490述64岗SN7柜5LB赛C18止4剥128恢MAX傍48半7悄，布MAX肯148惭7奶256撤MAX照148购2详，书MAX肚148樱3侮，钓MAX吸308篮0梅～坝MAX牲308韵9这样RS-485接口在总线上允许连接多达256个收发器。即具有多站能力,便于我们方便的利用单一的RS-485接口方便地建立起连接若干个现场控制子系统的网络。以暖通空调系统典型的温控来说，每个节点现场控制器，可挂接多片温度传感器，以实现多点温度监测，距离在20~50m。从监控范围和监控对象来说，足以满足一般中小型暖通空调监控系统的要求。对于更大范围的系统来说，也可通过在RS-485总线加装中继器来实现。3系统软件从系统软件的设计来看，由组态软件进行二次设计，一定程度上可以缩短开发周期。目前楼宇设备控制组态软件市场为JohnsonControl′s，Simens，Honeywell等几家公司所主宰。这些软件功能丰富，借助其完善的楼宇自控硬件设备，占有绝大部分的市场份额。但存在着硬件设备要求较高的问题，出于对内嵌的设备驱动程序（I/OServer）,及被处理数据结构等原因的考虑，一般需要配用其专用的网络设备。而且它的一些核心技术封装在模块中，非厂家专业人员很难进行维护、调试。对于大量的中小型空调系统来说，其价格成本也较高。所以借鉴组态软件面向对象的设计思想，以实际系统中与各硬件直接相关的各控制量为对象名，作为系统设计的核心。软件系统则以与控制量映射的对象名作为各种操作的对象，通过对对象名的属性和值进行定义、赋值来实现硬件系统的状态变化。政在此核罚心思想戚的基础公上，烈以镇Win泰dow舒s诞为平台庸，春VC+绕+担作为开串发工具捡，建监立托①陕Cob搜jec衣tNa姜me坑(诵对象名银信息睁类征)蚁，包录括腊A穷I友型扮、五A洁O邀型左、眯D尤I笛型哀、耗D脱O痕型四类农，每一赢个类中肌包括控厨制量的夕属性和渗相关信编息润；后②断Ctr辰eeV悬ie视w怠（树形炊显示类占），帮纲助建立畏系统结机构既；先③鼻Cco承mm馅(讨串行通伯信拘类按)葛，实破现怨RS-诚48杆5效总线上讨多机系台统之间葵的通信掘功能，暴包括创费建、初版始化、挤读写、踪关闭等部操作弹；座④励COD庙BCR肉eco锄rd驱(友数据记澡录嘱类侦)君，实现穴重要运醋行参数星的保存颜，及相即关查询壳更新操立作巩；念⑤蹲Cal卖arm涨Err震or娇(矮故障记倾录报警叙类尼)胞，对参逆数值超芽过设定剃上下限掀的现场晋运行状芹况进行躬提示。葱整个软玉件系统尸则分为浸三个功棉能模块疯：塘①士设置模鄙块，定证义各硬植件地址牵，坏I象O俩口对象让名等障；快②渔界面模乳块，建观立人机怨对话界旅面饮；轻③泡后台模洞块，控幸制硬件支采集、帖传输现达场数据阁，及相技关操作多。充由于该倘软件系辟统基于仪面向对延象的设斥计思想璃，使得笼它的稳串定、高捎效、及婚维护、怀扩展等男性能得潮到了保叔证。础4此陆控制算址法学对于中摄央空调麻监控系获统来说伶，传统稍的控制徒器多门为临PI扎D拜控制算裕法。即粒，以设淘定篇值铲w辫与实际届输出弯值哗y附构成的通控制偏爸差颜e(e观=w-臭y例)张的比例么，积分男，微分染通过线吊性组合干构成控顺制量塔式中旬：狮K漠p冶是比例汪系数雀，葱T误i岔为积分拼时间食，壳T朋d扑为微分平时间。略在控制掌器中改站写成差阀分形式效，在采式样时版刻宵t=i盛T(粒T户为采样警周张期符)搭时：慌采用增补量形式尘：锅这样只股要保存编近两个脚控制周制期的输茄出知值音u交i逗、静u笑i-1掌，和近萄三个控船制周期仙的偏已差驳e背i穗、跟e姥i-1臂、论e面i-2袍就可以逃了。蹦由于具顽有积分号环节赞，允PI灵D浅控制器组可消除楚稳态误杯差，在玩工作点沃附近有掘较好的窄稳态精汁度。但睬对于空表调系统响特有的由大惯性协、纯滞深后、时哭变等特雨点，单旋纯尿的旬PI省D搅调节，僵会存在扛积分饱稠和现象支，使系猜统超调播较大，夜延长了忘过渡过阅程。而昏如果简角单的采扔用对高梁PI彩D损系数，张虽然可逃以缩短大过渡过予程，但蹈容易使光控制失警稳，而藏导致室福温振荡淡。杂所以，物利用双浇回路控每制，在退较大偏圈差下利赵用模糊但控制，麻屏蔽积交分作用援，实时布整雄定鞠PI鞠D干系数，执以改善杜系统动耗态性能寿，成为道高精度辱空调控批制系统衣的考虑暖。信号主处理流嗓程如图也二所示幕。斯首先，浪确定控拘制规则辽：肠I玩F该｛线e着i汁｝悼AN叶D塘｛丙é遥i萄｝赵TH命EN红召｛催K牺｝沃其中些｛胀e欧i详｝、窜｛勤é撞i市｝为误度差挣e箭、误差岸变化单率宾é沉的模糊叶变量集脑合，泊｛棒K睛｝为比召例控制贸系栋数缝K锯P偶、积分衫控制系属数烘K笋I眉、和微舟分控制逝系鸭数何K股D纲的集合粱。窗然后，阳建立模死糊变量浩集合和介模糊控斤制规则然表，以普明确输见出的模恢糊量。规5花料结论祝随着社处会经济它的发展级，空调找系统的收舒适性桌和节能处性对系芦统的控免制提出楚了更高浊的要求垦。自计算机近及网络乞技术的呆发展已水经逐步铺要求或耻被要求渐进入暖直通行业馋，对这伤方面内古容的研骆究必将研促进暖蛾通行业绕新的发慈展。遗参考文寺献但1斥王学吃慧俩脸微机模盒糊控制港理论及拉其应仗用谋.没北台京屿:雕电子工拦业出版放社棍,19宋87源2求江保亿绳锅暖通空努调系统只的计算月机控制膏管理栗【鼓J设】残,判厦暖通空坝调矩,19巧97,恐3(4应):6康-7言3传似苏学绍花蝇掉等械恒基于